7. C语言 运算符详解

前言

在C语言中，运算符是程序中执行各种操作的核心工具，涉及算术运算、逻辑判断、位操作等多个方面。掌握C语言中的各种运算符对于写出高效、简洁的代码至关重要。本文将对C语言的运算符进行详细解析，包括其分类、常见使用方法及优化技巧。

C语言运算符的分类

C语言中的运算符可以按功能划分为以下几类：

1. 算术运算符：用于进行数学运算。
2. 关系运算符：用于比较两个操作数。
3. 逻辑运算符：用于逻辑判断。
4. 位运算符：用于处理二进制数据。
5. 赋值运算符：用于给变量赋值。
6. 杂项运算符：包括sizeof()、指针操作符、三元运算符等。

1. 算术运算符

算术运算符用于进行基本的数学计算，C语言提供了加、减、乘、除等多种运算。

示例：

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 21;
    int b = 10;
    int c;

    c = a + b;
    printf("Line 1: c = %d\n", c);

    c = a - b;
    printf("Line 2: c = %d\n", c);

    c = a * b;
    printf("Line 3: c = %d\n", c);

    c = a / b;
    printf("Line 4: c = %d\n", c);

    c = a % b;
    printf("Line 5: c = %d\n", c);
    
    return 0;
}

输出：

Line 1: c = 31
Line 2: c = 11
Line 3: c = 210
Line 4: c = 2
Line 5: c = 1

2. 关系运算符

关系运算符用于比较两个操作数的大小或相等性，通常用于控制结构（如if语句）中。

示例：

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 21, b = 10;

    if (a == b) {
        printf("a equals b\n");
    } else {
        printf("a does not equal b\n");
    }

    return 0;
}

3. 逻辑运算符

逻辑运算符主要用于布尔值运算，在条件表达式中判断多个条件是否成立。

示例：

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 5, b = 10;
    
    if (a && b) {
        printf("Both a and b are non-zero\n");
    }

    if (a || b) {
        printf("At least one of a or b is non-zero\n");
    }

    return 0;
}

4. 位运算符

位运算符用于操作数字的二进制位，这在一些低级编程、嵌入式开发中非常有用。

交换两个数的值：

使用异或运算符^可以不借助临时变量交换两个数的值：

#include <stdio.h>

int main() {
    unsigned int a = 60;  // 0011 1100
    unsigned int b = 13;  // 0000 1101
    
    a = a ^ b;  // a = 0011 0001
    b = a ^ b;  // b = 0011 1100
    a = a ^ b;  // a = 0000 1101
    
    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);  // 输出交换后的结果
    return 0;
}

输出：

a = 13, b = 60

5. 赋值运算符

赋值运算符用于将右侧的值赋给左侧的变量。C语言还提供了复合赋值运算符，如+=、-=等，简化了某些常见操作。

示例：

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 21, c;
    
    c = a;
    printf("c = %d\n", c);

    c += a;
    printf("c += a: %d\n", c);

    c *= a;
    printf("c *= a: %d\n", c);

    return 0;
}

6. 杂项运算符

C语言中还有一些独特的运算符，像sizeof、&、*和三元运算符。

示例：

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10;
    int *ptr = &a;
    
    // sizeof 运算符
    printf("Size of a: %lu\n", sizeof(a));
    
    // 指针操作符
    printf("Address of a: %p\n", (void*)&a);
    printf("Value at ptr: %d\n", *ptr);
    
    // 三元运算符
    int b = (a == 10) ? 20 : 30;
    printf("b = %d\n", b);

    return 0;
}

运算符优先级

运算符优先级决定了表达式中各个操作数计算的顺序。较高优先级的运算符会先执行。